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JP3427247B2 - 防音部材 - Google Patents

防音部材

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JP3427247B2
JP3427247B2 JP15960797A JP15960797A JP3427247B2 JP 3427247 B2 JP3427247 B2 JP 3427247B2 JP 15960797 A JP15960797 A JP 15960797A JP 15960797 A JP15960797 A JP 15960797A JP 3427247 B2 JP3427247 B2 JP 3427247B2
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JP
Japan
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base material
fiber
fiber assembly
fibers
sound absorbing
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善一 安田
豊 小笠原
邦保 伊藤
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Toyoda Gosei Co Ltd
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Toyoda Gosei Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は防音部材に関し、詳
しくは自動車のエンジンルーム内などに配置されてエン
ジンの騒音が車外に漏れるのを抑制する防音部材に関す
る。さらに詳しくは、リサイクル可能な防音部材に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】エンジンの騒音が車外に漏れるのを抑制
するために、自動車のエンジンルーム内には、図４に示
すようにエンジン１００のシリンダヘッドカバーの上部
にエンジンカバー１０１を設けたり、エンジン１００の
下部にアンダーカバー１０２を設けたりすることが行わ
れている。このエンジンカバー１０１やアンダーカバー
１０２は、熱可塑性樹脂製の基材と、基材のエンジンに
対向する表面に積層された吸音材とから構成され、吸音
材がエンジンの騒音を吸音することで車外への騒音の漏
れを抑制することができる。
【０００３】吸音材としては、エンジンからの伝熱に耐
える程度の耐熱性が必要であることから、ガラスウール
系、発泡ウレタン系、粗毛フェルト系のものが一般に用
いられ、図５に示すように、接着剤や両面粘着テープな
どの接着層２０２を介して吸音材２０１を基材２００に
貼り合わせることで防音部材が構成されている。そして
吸音材２０１内の空孔内に進入した音波は、近傍の空気
の粘性抵抗や吸音材２０１自体の振動により音エネルギ
ーが徐々に減衰し、これにより吸音して車外への騒音の
放射を抑制することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】地球上の資源を有効利
用するために、熱可塑性樹脂製品やガラス製品などの溶
融再利用可能な材料から製造された製品においては、廃
品から回収後溶融して新しい製品とするリサイクルが行
われている。自動車部品においても、各種樹脂部材には
原材料名が記載され、回収された各種樹脂部材を同一材
質毎に区分けするのを容易として、リサイクル促進の一
助としている。
【０００５】ところが上記した従来の防音部材では、基
材２００と吸音材２０１及び接着層２０２はそれぞれ材
質が異なり、かつ吸音材２０１や接着層２０２は熱可塑
性ではない場合が多く、そのまま回収してリサイクルす
ることは困難である。つまり基材２００のみがリサイク
ル可能であるが、基材２００と吸音材２０１とを完全に
分離する工数がきわめて多大となる。
【０００６】また分離されたとしても、ガラスウール系
の吸音材はリサイクルが困難であるとともに焼却もでき
ないため産業廃棄物とせざるを得ず、発泡ウレタン系の
吸音材もリサイクルが困難である。そのため基材２００
と吸音材２０１の両方に新品を用いた方が安価となり性
能面での問題も回避されるため、上記防音部材に関して
は使用後廃棄処分される場合が多く、資源の有効利用が
できていない。
【０００７】また粗毛フェルトなどからなる吸音材２０
１は、比重が比較的大きいため、軽量化による燃費の低
減という別の観点からも好ましい材料とはいえない。さ
らに、基材２００と吸音材２０１とを接合するための工
数及び加工費が大きいという不具合もある。本発明はこ
のような事情に鑑みてなされたものであり、吸音材を樹
脂製基材と一体的に回収してのリサイクルを可能とし、
かつ軽量で安価な防音部材とすることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する請求
項１に記載の防音部材の特徴は、熱可塑性樹脂製の基材
と、基材表面に積層された基材と異材質の熱可塑性樹脂
繊維からなる繊維集積体とよりなり、繊維集積体と基材
とは超音波振動により少なくとも部分的に溶融された接
合界面を介して接合されて一体化された防音部材であっ
て、基材と繊維集積体との接合界面は凹部と凸部よりな
る凹凸形状をなし、凹部と凸部の投影面積比は凹部／凸
部＝１／５〜３／１であることにある。
【０００９】請求項１の防音部材を特徴づける請求項２
に記載の防音部材の特徴は、凹部は基材側に陥没し深さ
が１〜５ｍｍであることにある。請求項１の防音部材を
特徴づける請求項３に記載の防音部材の特徴は、凸部は
少なくとも二つ以上形成されていることにある。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の防音部材では、基材と繊
維集積体とは異材質の熱可塑性樹脂から構成され、超音
波振動により溶融して形成された接合界面を介して接合
され一体化されている。異材質の熱可塑性樹脂製の部材
どうしを熱板溶着などにより接合しても、接合強度はき
わめて低く実用域に達しないことが知られている。とこ
ろが本発明者らの研究によれば、超音波振動により基材
と繊維集積体とを少なくとも部分的に溶融して形成され
た接合界面を介して接合することにより、充分に実用域
の接合強度が得られることが判明した。この理由は明ら
かではないが、超音波溶着用の振動子先端を繊維集積体
に押圧して超音波振動を印加することにより、２種類の
溶融樹脂どうしがよく混じり合い、機械的な絡み合いに
より接合強度が向上するからと考えられる。
【００１１】基材と繊維集積体とは、融点が近接してい
る材料から選択することが望ましい。例えば自動車のエ
ンジンカバーであれば、基材としては比較的耐熱性に優
れたＰＡ（ポリアミド）が一般に用いられるが、繊維集
積体はＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）から形成
することが望ましい。両者の融点の差は約５０℃であっ
て融点が近接しているので、上記作用が効果的に奏せら
れ、高い接合強度が得られる。
【００１２】また繊維集積体として、その融点が基材の
融点より僅かに高いものを用いることも好ましい。この
ようにすれば、基材が溶融した時点では繊維集積体はま
だ固体であるので、振動子の押圧により繊維が溶融した
基材中に押し込まれ、繊維の周囲に基材の溶融樹脂が絡
みつくことにより接合強度が一層向上する。そして本発
明の防音部材は、基材と繊維集積体とが分離されず一体
として回収され、リサイクルに供することができる。基
材と繊維集積体はいずれも熱可塑性樹脂であり、かつ全
体に対する繊維集積体の比率はせいぜい１０〜１５重量
％でありリサイクル品の物性に及ぼす影響が少ない。し
たがって、要求物性がさほど厳しくないリサイクル品に
用いることができる。
【００１３】また接着剤や両面テープなどが不要とな
り、基材と繊維集積体との接合箇所も部分的でよく接合
工数が小さくなるため、安価とすることができる。本発
明にいう基材としては、リサイクル可能な熱可塑性樹脂
であれば特に制限されず、各種熱可塑性樹脂を各種成形
方法で所定形状に形成して用いることができる。また強
度を高めるために、ガラス繊維などの強化材を混入する
こともできる。
【００１４】繊維集積体は、上記基材と異材質の熱可塑
性樹脂から形成されたものが用いられる。この繊維集積
体としては、織布、編布あるいは紐を編組したもの、な
どとすることもできるが、不織布とすることが好まし
い。不織布とすることにより、繊維間に存在する空孔の
大きさと数が吸音に最適なものとなり吸音特性が向上す
る。
【００１５】繊維集積体を構成する繊維は、繊度１〜３
Ｄ（デニール）の繊維を主体とすることが望ましい。繊
維の繊度が１Ｄ未満であると、所定重量内での厚さの確
保が困難となり、吸音特性を確保するために繊維集積体
の厚さを厚くすると繊維が大量に必要となってコスト及
び重量が増大する。一方、繊度が３Ｄを超えると、繊維
間の空孔の容積が大きくなるとともに数が少なくなり、
吸音特性が低下するようになる。
【００１６】また繊維集積体の見かけの密度は、０．０
２〜０．１０ｇ／ｃｍ3 の範囲にあることが望ましい。
見かけの密度が０．０２ｇ／ｃｍ3 より小さいと、繊維
間の空孔の容積が大きくなって吸音特性が低下し、０．
１０ｇ／ｃｍ3 より大きくなると所定重量内での防音部
材の厚さの確保が困難となり、吸音特性を確保するため
に繊維集積体の厚さを厚くすると繊維が大量に必要とな
ってコスト及び重量が増大する。
【００１７】この繊維集積体は、基材の表面形状に沿う
形状に予め賦形しておくことが望ましい。このように繊
維集積体を賦形するには、繊維集積体をその熱変形温度
以上に加温してコールドプレスすることにより容易に行
うことができる。また本発明にいう繊維集積体は、熱可
塑性樹脂繊維から構成されている。したがって繊維集積
体を構成する繊維の少なくとも一部に、リサイクル繊維
を用いることができる。リサイクル品は色調や外観など
が新品に比べて劣るため、意匠部品などには用いにくい
が、本発明のような防音部材であれば最表面に表出する
場合が少ない。また多少外観品質が悪くとも吸音特性に
は影響ないので、リサイクル繊維を積極的に使用するこ
とにより地球資源を有効利用することができる。
【００１８】繊維集積体を構成する繊維中には、融点が
他の繊維より低いバインダー繊維を含ませることが好ま
しい。そしてバインダー繊維の融点以上、他の繊維の融
点未満の温度で加熱して繊維集積体を賦形すれば、バイ
ンダー繊維の表面のみを溶融させることができ、他の繊
維がバインダー繊維を介して結合されて賦形形状が保持
されるとともに、バインダー繊維を繊維集積体を構成す
る繊維の一部として用いることが可能となる。したがっ
て繊維間の空孔が溶融したバインダーによって充填され
ることが少なくなるとともに、繊維間に形成される空孔
の数が増加し、それぞれの空孔の容積が小さくきめ細か
くなる。これにより吸音特性が向上する。
【００１９】このバインダー繊維は、繊度が２〜４Ｄの
ものを用いることが望ましい。繊度は小さい方が好まし
いものの、他の繊維より小さくなると他の繊維どうしを
結合する強度が小さくなり、剛性の確保が困難となるた
め２Ｄ以上とした。また繊度が４Ｄを超えると、繊維ど
うしの空孔が塞がれる場合があり吸音特性が低下する。
【００２０】このバインダー繊維は、繊維集積体中に１
０〜４０重量％含有するとよい。バインダー繊維が１０
重量％未満では他の繊維どうしを結合する強度が小さく
なり、剛性の確保が困難となる。また４０重量％を超え
ると、繊維どうしの空孔が塞がれる場合があり吸音特性
が低下する。バインダー繊維として、内部が融点の高い
樹脂から形成され、外層に融点の低い樹脂がコートされ
た繊維を用いることも好ましい。このような二層繊維を
用いれば、超音波振動時の溶融量を一層少なくすること
ができ、形成される繊維どうしの空孔が塞がれるのが防
止されるため、吸音特性が一層向上する。
【００２１】本発明の防音部材においては、基材と繊維
集積体とは部分的に接合されて一体化している。この接
合箇所の数は特に制限されず、取り扱い可能な範囲でで
きるだけ少なくするのが好ましい。そして、繊維集積体
と基材との接合界面は凹凸形状をなす。これにより接合
部分における繊維集積体と基材との接触面積が増大し、
異材質であっても十分な接合強度を確保できる。
【００２２】このように凹凸形状とすることにより接合
強度が向上する理由としては、振動溶融時に凹部と凸部
との境界部である垂直面に薄い繊維集積体の層が形成さ
れ、その層内に基材の溶融樹脂が混ざり合って繊維集積
体の溶融樹脂と機械的に複雑に絡み合うこと、さらに薄
い繊維集積体の層が凹部と凸部を連結していること、な
どによるものと考えられる。凸部は少なくとも二つ以上
形成することが望ましい。
【００２３】請求項２に記載されたように、凹部の深さ
は１〜５ｍｍとするのが望ましい。凹部が５ｍｍより深
くなると、振動溶融時に凹部と凸部との境界部である垂
直面において繊維集積体の層が分断されるため、接合強
度が低下する。また１ｍｍ未満では、特に垂直面におけ
る接触面積が低下するため接合強度が低下する。そして
請求項１に記載されたように、凹部と凸部の投影面積比
は凹部／凸部＝１／５〜３／１とする。この比が１／５
より小さくなると、あるいは３／１より大きくなると、
繊維集積体と基材との接触面積が低下するため接合強度
が低下する。
【００２４】なお、このように接合部分に凹凸部を形成
するには、超音波溶着用の振動子の端面を凹凸形状とす
ることで容易に形成することができる。
【００２５】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。 （実施例）図１に本発明の一実施例の防音部材の要部を
示す。この防音部材は自動車のエンジンカバーとして用
いられるものであり、ガラス繊維入りポリアミド（６−
ナイロン）製の基材１と、基材１の裏面に接合されたＰ
ＥＴ製不織布２とから構成されている。不織布２は、接
合部２０により基材１に一体的に接合されている。以
下、この防音部材の製造方法を説明し、構成の詳細な説
明に代える。
【００２６】繊度２Ｄで融点約２５０℃の第１ＰＥＴ繊
維が５０重量％と、繊度３Ｄで融点約２５０℃の第２Ｐ
ＥＴ繊維が２０重量％と、ＰＥＴよりなり繊度２Ｄで融
点１６０℃のバインダ繊維３０重量％とを混綿し、目付
量７００ｇ／ｍ2 の不織布２を形成した。この不織布２
を温度１９０℃に加熱し、直ちにコールドプレスし、厚
さ１０ｍｍの所定形状に賦形した。このときバインダ繊
維表面が溶融し、第１ＰＥＴ繊維と第２ＰＥＴ繊維とを
結合することで賦形が完成した。
【００２７】一方、ガラス繊維入りポリアミド（融点約
１９０℃）を用い、射出成形により基材１を形成した。
そして基材１の裏面側に不織布２を配置した。そして直
径１５ｍｍの振動子を不織布２表面から基板１に向かっ
て約５ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で押圧し、超音波振動により
不織布２と基材１表面を溶融して、深さ約２ｍｍのスポ
ット状の複数の接合部２０を形成した。
【００２８】振動子３の端面は、図２に示すように格子
状の溝３０と、溝３０によって区画された断面四角形状
の突部３１とよりなる凹凸形状となっている。溝３０は
深さ３ｍｍ、幅２ｍｍであり、突部３１の端面は３ｍｍ
角の正方形であって、溝３０と突部３１の投影面積比
（溝３０／突部３１）は１／１．７となっている。この
ようにして不織布２と基材１とは一体的に接合され、防
音部材が製造された。
【００２９】得られた防音部材において、不織布２の基
材１からの剥離強度をプッシュプルゲージにより測定し
た。その結果、約１００Ｎと高い剥離強度を示し、十分
な接合強度で接合されていることが明らかであった。因
みに、平滑形状の端面をもつ振動子３を用いて接合部を
形成したところ、その剥離強度は約１０Ｎと上記実施例
の約１０％程度に低下した。つまり振動子３の端面を上
記凹凸形状とすることが接合強度の向上にきわめて効果
的であることがわかった。
【００３０】なお、接合部分の観察結果より、上記実施
例の防音部材では以下の作用により高い接合強度が得ら
れたものと考えられる。すなわち図３に示すように、振
動子３を不織布２表面に押圧し超音波振動を印加する
と、突部３１が溶融した不織布２と基材１を押圧するこ
とで、強く圧縮された不織布２と基材１とにより凹部２
０ａが形成され、それにより生じた余肉は溝３０内に進
入する。そして突部３１と溝３０との境界部である垂直
面３２には、薄い樹脂層２０ｂが形成される。また溝３
０内では不織布２と基材１とが互いに溶融した状態で圧
接され凸部２０ｃが形成される。
【００３１】この樹脂層２０ｂは、不織布２と基材１か
ら形成された厚さの薄い皮膜であるため、不織布２から
形成された部分では繊維間の空孔がそのまま残存する場
合があり、その空孔に基材１の溶融樹脂が充填されて複
雑に絡み合った状態となる。また溝３０内で形成された
凸部２０ｃでは、不織布２の圧縮量が小さいために、不
織布２と基材１との界面には不織布２の繊維形状により
微細な凹凸が形成され接触面積がきわめて大きい。さら
に、不織布２は突部３１から垂直面３２及び溝３０内に
延びて連続している。これらの理由により、本実施例の
防音部材は高い接合強度を示している。
【００３２】すなわち実施例の防音部材によれば、不織
布２と基材１とが共に熱可塑性樹脂から超音波振動によ
り溶融して高い接合強度で接合されている。したがって
接着剤や両面テープなどの異物が含まれないので、不織
布２と基材１とを分離することなく一体的に回収してリ
サイクルすることが可能となる。また接着剤や両面テー
プを剥がす工数が不要となるので、リサイクルに要する
コストを格段に低減することができる。
【００３３】また実施例の防音部材を製造するにも、接
着剤や両面テープが不要となるため材料コストが低減さ
れ、かつ接着剤や両面テープを介して不織布２を貼着す
る工程が不要となるので、工数も低減する。これにより
安価な防音部材となる。
【００３４】
【発明の効果】すなわち本発明の防音部材によれば、従
来の防音部材と同等以上の吸音特性を示し、しかも繊維
集積体と基材とを分離することなく一体的に回収してリ
サイクル可能であるため、リサイクルに要する工数が低
減されコストが低減される。また接着剤や両面テープが
不要となるので、材料コスト及び工数が低減でき安価な
防音部材となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の吸音部材の断面図である。
【図２】本発明の一実施例の吸音部材の製造に用いた超
音波振動子の端面の正面図である。
【図３】本発明の一実施例の吸音部材を超音波振動によ
り溶融している状態で示す要部拡大断面図である。
【図４】従来の吸音部材の自動車内での配置状態を示す
説明図である。
【図５】従来の吸音部材の断面図である。
【符号の説明】
１：基材 ２：不織布（繊維集積体） ２０：
接合部２０ａ：凹部 ２０ｂ：垂直面 ２０
ｃ：凸部 ３：振動子 ３０：溝 ３１：
突部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−101848（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−48834（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B29C 65/08 B32B 1/00 - 35/00 B60R 13/08 F02B 77/11 - 77/13

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 熱可塑性樹脂製の基材と、該基材表面に
    積層された該基材と異材質の熱可塑性樹脂繊維からなる
    繊維集積体とよりなり、該繊維集積体と該基材とは超音
    波振動により少なくとも部分的に溶融された接合界面を
    介して接合されて一体化された防音部材であって、 該基材と該繊維集積体との接合界面は凹部と凸部よりな
    る凹凸形状をなし、該凹部と該凸部の投影面積比は凹部
    ／凸部＝１／５〜３／１である ことを特徴とする防音部
    材。
  2. 【請求項２】 前記凹部は前記基材側に陥没し深さが１
    〜５ｍｍである請求項１記載の防音部材。
  3. 【請求項３】 前記凸部は少なくとも二つ以上形成され
    ている請求項１記載の防音部材。
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